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문제 정의
- 또한 식물플랑크톤의 실내 배양 실험을 통해서 아세톤 추출법 및 YSI6600V2의 측정값을 비교하였다. 이러한 결과를 바탕으로 YSI6600V2의 측정 신뢰도를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 현장실험에서 아세톤 추출법과 YSI6600V2의 Chl. a 측정값을 상호비교하기 위해서 현장실험을 실시하였다. 먼저, YSI6025 Chlorophyll probe는 현장에서 이용하기 전에 보정용액인 Rhodamine WT (YSI NY10603)을 이용하여 0∼500 μg/L 범위 내에서 단계 희석법(serial dilution)을 통하여 보정을 실시하였다.
- a의 결과를 비교분석하였다. 또한 식물플랑크톤의 실내 배양 실험을 통해서 아세톤 추출법 및 YSI6600V2의 측정값을 비교하였다. 이러한 결과를 바탕으로 YSI6600V2의 측정 신뢰도를 평가하고자 하였다.
- a의 결과를 비교분석하였다. 또한 식물플랑크톤의 실내 배양 실험을 통해서 아세톤 추출법 및 YSI6600V2의 측정값을 비교하였다. 이러한 결과를 바탕으로 YSI6600V2의 측정 신뢰도를 평가하고자 하였다.
- 또한 아세톤 추출법을 위한 시료는 실험실로 운반하여 공경이 0.45 μm인 박막여과지(membrane filter, diameter 47mm)를 이용하여 진공 여과하였다.
- 먼저, YSI6025 Chlorophyll probe는 현장에서 이용하기 전에 보정용액인 Rhodamine WT (YSI NY10603)을 이용하여 0∼500 μg/L 범위 내에서 단계 희석법(serial dilution)을 통하여 보정을 실시하였다.
- 아세톤 추출법을 위해서 수조 내의 생물량에 따라 약 100 mL ~ 1,000 mL의 배양액을 채취하였으며, 공경이 0.45 μm인 박막여과지를 이용하여 진공 여과시켰다.
- 또한 식물플랑크톤의 실내 배양 실험을 통해서 아세톤 추출법 및 YSI6600V2의 측정값을 비교하였다. 이러한 결과를 바탕으로 YSI6600V2의 측정 신뢰도를 평가하고자 하였다.
- 입자물질이 포집된 여과지는 15 mL 원심관에 넣고 90% v/v의 아세톤 10 mL를 첨가하여 냉암소에서 24시간 동안 식물플랑크톤의 색소를 추출하였다. 이후 원심분리기를 이용하여 원심분리(3,000 rpm, 15 min)하고, 상등액의 일부를 취하여 UV-Vis spectrophotometer (DU-730, Beckman Coulter, USA)를 이용하여 비색 측정하였다(SCOR-UNESCO, 1966). 측정된 흡광도는 상기에 제시된 SCOR-UNESCO (1966)의 경험식을 이용하여 Chl.
대상 데이터
- a 측정값을 상호비교하기 위해서 배양실험을 실시하였다. 배양실험을 위한 실험종으로 연안해역에서 우점하여 출현하는 규조류 Skeletonema costatum, 와편모조류 Prorocentrum minimum 그리고 담수 녹조류 Chlorella vulgaris를 선정하였다. 먼저, 60 L의 수조에 배양액을 채운 후 초기 Chl.
- 본 연구에서의 연구지역은 행정구역상 부산광역시 강서구 명지동 신자도 일대의 낙동강 하구역과 경상남도 밀양시 삼량진읍 삼량리 일대이다 (Fig. 1). 연구지역 낙동강 하구역의 신자도 일대에서 3개 정점, 삼량리 일대에서 1개 정점에서 시료를 채취하였다.
- 본 연구의 대상지역인 낙동강 하구와 하류지역은 갈수기에 해수 역류로 발생하는 부산, 울산, 마산 등 주요 산업도시의 용수 공급 장애와 염해 방지를 위해 건설된 인공구조물에 의해 하천의 정체성이 심해져 수체의 안정성을 증가시키고 단일 식물성 플랑크톤의 번무 현상이 만성적으로 나타날 수 있는 물리적 토대를 제공하고 있다. 또한 낙동강 하류부의 하수처리장으로부터 질소와 인 함량이 높은 방류수가 유입되어 식물플랑크톤의 대량번식이 해마다 발생하며, 또 다른 유기 오염물질로 작용하여 수질악화의 원인이 되고 있다(Shin, 2013).
- 1). 연구지역 낙동강 하구역의 신자도 일대에서 3개 정점, 삼량리 일대에서 1개 정점에서 시료를 채취하였다. 채수 수심은 낙동강 하구역의 경우는 표층과 저층에서 채수하였으며, 삼량진은 표층의 시료만 채수하였다.
- 연구지역 낙동강 하구역의 신자도 일대에서 3개 정점, 삼량리 일대에서 1개 정점에서 시료를 채취하였다. 채수 수심은 낙동강 하구역의 경우는 표층과 저층에서 채수하였으며, 삼량진은 표층의 시료만 채수하였다.
- 현장실험은 낙동강 하구역의 3개 정점과 삼랑진의 1개 정점을 대상으로 2013년 7월 26일부터 10월 4일까지 매주 1회 관측을 실시하였다. 채수된 시료는 채수 즉시 YSI6600V2를 이용하여 Chl.
데이터처리
- 이렇게 측정된 아세톤 추출법과 YSI6600V2의 Chl. a를 상호 비교하여 검증하였다. 한편, sensor를 장기간 수중에 계류하게 되면 sensor 주변에 생물이 부착하여 생물막을 형성하는 생물오손 (biofouling)의 문제가 발생할 수 있으며, 이는 sensor의 측정 정확도를 떨어트리는 요인으로 작용하여 연속측정에 적용하는 데 한계가 따를 수도 있다.
이론/모형
- 12. Concentration changes in chlorophyll a of diatom (Skeletonema costatum) using YSI6600V2 and aceton extraction method.
- 15. Concentration changes in chlorophyll a of diatom (Skeletonema costatum), dinophyta (Prorocentrum minimum), green algae (Chlorella vulgaris) using YSI6600V2 and aceton extraction method.
- 13. Concentration changes in chlorophyll a of dinophyta (Prorocentrum minimum) using YSI6600V2 and aceton extraction method.
성능/효과
- 2) 담수지역인 삼랑진의 현장관측 결과에서는 아세톤 추출법과 YSI6600V2의 Chl. a 측정값의 높은 상관관계에도 불구하고 전체적으로 아세톤 추출법에 의한 결과값이 약 2.
- 3) YSI6600V2의 chlorophyll sensor의 보정은 붉은색의 염기성 염료인 Rhodamine WT를 이용하는 것으로 제시되어 있다. 또 다른 방안으로 건강하게 배양한 식물플랑크톤으로부터 추출한 Chl.
- 결론적으로 YSI6600V2의 chlorophyll sensor의 경우 다양한 조류가 발산하는 형광을 어느 정도 분리할 수 있는 것으로 보이며, 형광을 이용한 Chl. a 측정법을 사용함으로서 기존의 분석법이 갖고 있었던 장시간의 분석 시간에 따른 시료 수, 조사지점의 제한성과 제한된 자료로 인한 자료해석의 제한성이라는 단점들을 보완할 수 있을 것으로 판단되었다. 하지만 YSI6600V2를 이용한 현장 및 배양실험의 Chl.
- a 측정값 사이에는 매우 높은 상관성을 보여, 해양환경에서 Chl. a를 빠르고 손쉽게 측정 가능하기에 식물플랑크톤 생물량의 변화에 대한 지속적이며 연속적인 감시가 가능할 것으로 판단되었다.
- vulgaris의 경우 두 가지 방법의 측정값은 높은 상관성을 보여, 삼랑진의 현장결과와는 다소 차이를 보였다. 결론적으로 YSI6600V2의 chlorophyll sensor의 경우 다양한 조류가 발산하는 형광을 어느 정도 분리할 수 있는 것으로 보이며, 형광을 이용한 Chl. a 측정법을 사용함으로서 기존의 분석법이 갖고 있었던 장시간의 분석 시간에 따른 시료 수, 조사지점의 제한성과 제한된 자료로 인한 자료해석의 제한성이라는 단점들을 보완할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 또한 DM 2 표층에서의 8월 12일 측정된 농도를 제외하고 50 μg/L 이하의 측정값에 대해서도 높은 상관성(r = 0.925, n = 53, p<0.001)을 보였다.
- 또한 표층에서 8월 12일 YSI6600V2측정값(158.5 μg/L)과 아세톤 추출법 측정값(193.9 μg/L)을 제외하고 5 μg/L 이하의 농도를 바탕으로 상관관계를 보면, YSI6600V2와 아세톤 추출법은 높은 상관성을 보였다(r = 0.802, n = 7, p<0.05).
- 또한 표층의 10 μg/L 이하의 농도를 바탕으로 상관관계를 보면, 높은 상관성을 보였다(r = 0.928, n = 7, p<0.001).
- 시기적으로 아세톤 추출법의 결과와 유사한 변화경향을 보였으며 8월 8일에 11.3 μg/L로 최대값을 보였으며, 이후 점차 감소하는 경향을 보였다.
- 시기적으로 아세톤 추출법의 측정치와 유사하였으며, 8월 12일까지 점차 증가하여 158.5 μg/L로 최대값을 보인 후 감소하였으며, 8월 22일 이후로는 일정한 경향을 보였다.
- 시기적으로 아세톤 추출법의 측정치와 유사하였으며, 8월 12일까지 점차 증가하여 24.7 μg/L로 최대값을 보인 후 감소하였으며, 8월 22일 이후로는 일정한 경향을 보였다.
- 시기적으로 아세톤 추출법의 측정치와 유사하였으며, 8월 12일까지 점차 증가하여 44.6 μg/L로 최대값을 보인 후 감소하였으며, 8월 22일 이후로는 일정한 경향을 보였다.
- 시기적으로는 아세톤 추출법의 결과와 다소 차이를 보였으며, 8월 12일까지 점차 증가하여 7.5 μg/L의 최대값을 보인 후 감소하는 경향을 보였다.
- 11). 하지만 높은 상관관계에도 불구하고 낙동강 하구역 정점들과 달리 아세톤 추출법에 의한 측정값들이 YSI6600V2 측정값에 비해서 약 2.6배 높았다.
- 5배 높게 측정되었다. 하지만, 실내실험 결과 담수역에서 우점 분류군인 녹조류 C. vulgaris의 경우 두 가지 방법의 측정값은 높은 상관성을 보여, 삼랑진의 현장결과와는 다소 차이를 보였다. 결론적으로 YSI6600V2의 chlorophyll sensor의 경우 다양한 조류가 발산하는 형광을 어느 정도 분리할 수 있는 것으로 보이며, 형광을 이용한 Chl.
후속연구
- 만약 이러한 배양을 이용할 수 없다면 자연적인 식물플랑크톤의 개체군을 이용할 수 있으며, 부영양화된 해역의 초기 “bloom" 상태(대수성장기)의 표층수 시료를 이용할 것으로 권장하였다. 따라서 YSI6600V2의 chlorophyll sensor의 측정 정밀도를 더욱 향상시키기 위해서 Rhodamine WT 이외에 건강하게 배양된 배양시료 및 적조수준의 현장시료를 확보하여 보정작업을 병행이 필요할 것으로 판단된다.
- 또한 지역에 따라 영양염류의 농도, 일사량, 수온 등이 다르게 나타나기 나타나 조류 대발생시에는 수분석 방법인 아세톤 추출법이 정확한 측정을 할 수 있으며, chlorophyll sensor의 경우 다량의 조류가 발생하여 bloom 상태가 지속이 되면 측정시 간섭 현상이 발생하여 오차가 발생할 수 있다. 따라서 bloom 상태에서 정확한 측정을 하기 위해서는 센서를 보정할 수 있는 조류 균질화에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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